RTK在山区测量中应用研究Word文档下载推荐.docx

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AlongwiththecomputertechnologyanddigitalmappingapparatusforthecontinuousdevelopmentandinnovationofSurveyingandmappingmethod,correspondingalsoproducedverybigchange.RealtimeGPScarrierphasedifferentialtechnique（RTK>

isthecontinuousdevelopmentofSurveyingandmappingmethod,whichhasareal-time,efficient,restrictionandotheradvantages,thereforetheconstructionlofting,terraindetailsurveyandmappingcontrolsurveyandotherfieldsarewidelyused.ThisarticleaimsattheRTKinthemountainousareaofSurveyingandMappingEngineeringinthespecificapplicationtodiscuss。

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Inthispaper,thesinglebasestationCORSofsystemconstructionandapplicationwasdiscussed,andtheshowthatsinglebasestationCORSsystemcompletelycanbecompetentmediumandsmallareaofthegeneralmeasurement.Theoperationoftheeffectiverange,inordertoensuretheaccuracyofmeasurementpremise,improvetheworkingefficiency,reducelaborintensityandthecostofproduction.Accordingtoconventionalmountainousareameasurementmethod,time-consuming,arduousperiodlongweaknessinthemountainousareamouldingsurveyGPSmeasurementtechnologyfortheGPS-RTKcontrolnetworklayont,unitedmeasurement,thesolution,constructionloftingactualoperationhastheadvantagesofexcellence.RTCrpUDGiT

Keyword：

AmountainousareaofSurveyingandMappingEngineering，conventionRTK，networkRTK5PCzVD7HxA

1绪论1

1.1本论文研究的背景意义1

1.2本课题在国内外的发展现状1

1.3本课题的研究内容及方法2

2RTK的原理4

2.1RTK的工作原理4

2.2传统RTK测量技术4

2.3网络RTK技术6

2.3.1基于GPRS技术的单基站系统7

2.3.2连续运行参考站系统CORS8

3RTK在山区测量中的应用11

3.1RTK在山区测量的过程11

3.2RTK放样11

3.2.1点放样12

3.2.2直线放样12

3.3山区测量中可能遇到的问题12

4山区测量的实例分析14

4.1坐标系统的转换14

4.1.1七参数转换法15

4.1.2四参数转换法16

4.2实例分析17

4.2.1RTK观测要求17

4.2.2测区简况18

4.2.3作业过程18

5结论24

参考文献25

致谢26

1绪论

1.1本论文研究的背景意义

我国东部煤炭资源渐渐减少，许多大型煤炭企业纷纷在西部各省区寻找可接续资源量。

但这些地区多为丘陵和山区，使用传统的测量方法不仅施工周期长，效率低。

而且精度误差相对较大．尤其是高程误差在高分辩率三维地震勘探中有可能造成小构造的假像，因此采用GPS卫星全球定位技术是十分经济、快速、有效的方法。

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全球定位系统（GlobalPositioningSystem,简称GPS>

的出现使近代测绘技术有了一次革命性进步,特别是实时动态（RealTimeKinematic,简称RTK>

技术的出现彻底地改变了传统的测绘作业模式。

GPSRTK以其简单高效的特点被广泛应用于地形图测绘、工程放样、控制测量以及导航等方面,并得到很快地普及和发展。

随着全球定位系统（GPS>

技术的快速发展，RTK技术也日益成熟。

RTK的出现使得GPS工程应用成为可能，其速度快，成本相对低廉。

然而，它对基站无线电信号的依赖，导致有效距离较小，且容易受到地形和建筑物的限制，经常不得不搬站或者设中继站。

由此，人们开始使用基于因特网和GPRS技术的GPS固定参考站系统，实现一个基站通过因特网和移动的GPRS网络服务于多个移动站，不仅有效扩大了测量范围，而且提高了设备利用率，易用性，并且为以后建立GPS综合服务网打下基础。

为了进一步扩大有效的测量范围，由一个基准站扩充至多个基准站，构成参考站网，而这将过渡到第二代RTK技术——网络RTK。

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本文主要是对RTK测量的介绍与在山区的应用测量以及探讨测量中遇到的问题及解决方案。

因为在山区测绘工程中，其地理环境多为高山峡谷或者密集的森林，这些地区对卫星信号有一定的遮挡影响；

而且在白天中午的时间段，受到电离层的干扰比较大，共用的卫星数量比较少，因此作业时间方面会受到一定的限制。

此时可以选择其它的时间段进行测量，而在该时间段则可以利用其它的光学仪器进行辅助测量。

所以，探求出适合山区测量的一种方法是必要的。

这就是本文的主要意义。

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1.2本课题在国内外的发展现状

实时动态<

RealTimeKinematic）测量系统，是GPS测量技术与数据传输技术的结合，是GPS测量技术中的一个新突破。

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网络RTK技术的出现，标志着高精度实时定位技术的发展进入了一个崭新的阶段。

网络RTK技术，将代表着GPS发展的方向。

它使一个地区的所有测绘工作成为一个整体，同时，它将大大扩展RTK的作业范围，使GPS的应用更加广泛，精度和可靠性进一步提高。

以综合性GPS服务网络的形式加以建设的网络RTK将成为城市最有效的空间数据基础设施之一。

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1.3本课题的研究内容及方法

本课题主要是对传统RTK测量方法与网络RTK技术的比较。

主要介绍内容如下。

常规RTK技术。

其技术原理是RTK测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术，需要依赖电台及其信号。

其基本思想是:

在基准站上设置1台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。

在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相定位原理，实时地解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度。

这样就可以保证在运动中实时定位，给出达到厘M级精度的该点位置。

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CORS技术.

是卫星定位技术、计算机网络技术、数字通讯技术等高新科技多方位、深度结晶的产物。

CORS系统由基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五个部分组成，各基准站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体，形成专用网络。

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2RTK的原理

2.1RTK的工作原理

众所周知，GPS就定位原理而言，可分为：

伪距定位、载波相位测量定位和差分GPS定位等。

根据待定点的运动状态划分又可以分为静态定位和动态定位，传统的相对定位和绝对定位就属于静态定位，主要采用方法是伪距定位、载波相位测量定位，测定测站绝对或相对位置。

而动态定位，则是起码有一台接收机处于运动状态，测定各单元的运动接收机的绝对或相对位置。

所谓差分GPS定位是将基准站的观测结果与基准站的已知精确坐标进行比较，计算出基准站到卫星的距离改正数，并将其发送给用户，用户则根据基准站的改正数，进行定位结果改正，从而提高定位精度。

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RTK是一种精度较高的实时动态定位技术，其以GPS差分技术及通信技术为基础，实质上是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术。

在测站点指定的坐标系中利用RTK可以实时的提供精确到公分的三维定位结果。

通常基准站、流动站以及数据实时传输系统组成一个完整的RTK测量系统。

RTK的基本原理是在基准站设置一台接收机，另外一台或者数据接收机则设置在移动站，然后进行卫星信号的同步采集。

当基准站按收到GPS信号进行载波相位测量的过程中，会利用数据链把观测值、卫星跟踪的状态以及测站的坐标等信息向移动站进行传输；

而移动站接受到基准站传送过来的信息数据后，将其输入GPS控制器中内的随机数据处理软件中，再与本机所采集到的GPS观测数据组成差分观测值，对其进行实时的处理，从而获取待测点的实测精度以及坐标和高程等信息。

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RealTimeKinematic）测量系统，是GPS测量技术与数据传输技术的结合，是GPS测量技术中的一个新突破。

下面我们分别介绍传统RTK测量方法与网络RTK测量。

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2.2传统RTK测量技术

RTK测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术，其基本思想是:

在用户站上，GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位原理，实时地解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度。

RTK做控制测量的速度快并能实时了解定位精度,因而人们除了高精度的控制测量采用GPS静态相对定位外,其它控制测量均采用RTK形式。

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RTK测量系统一般由以下三部分组成：

GPS接收设备、数据传输设备、软件系统。

数据传输系统由基准站的发射电台与流动站的接收电台组成，它是实现实时动态测量的关键设备。

软件系统具有能够实时解算出流动站的三维坐标的功能。

RTK测量技术除具有GPS测量的优点外，同时具有观测时间短，能实现坐标实时解算的优点，因此可以提高生产效率。

当然，也可以通过GSM手机进行数据链传输。

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差分法RTK的某一卫星任意时刻测站位置方程式表达如下：

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2-1）

上式中，R为伪距，

为用户站接收机起始相位模糊度；

为基准站起始相位模糊度；

为用户接收机起始历元至观测历元相位整周数；

为基准站接收机起始历元至观测历元相位整周数；

为用户接收机测量相位的小数部分。

为基准站接收机测量相位的小数部分；

为同一历元观测各项残差。

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传统RTK是将一台接收机设置于基准站上，另一台或几台接收机设置于载体<

称为流动站）上，基准站和流动站同时接收同一时间、同一GPS卫星发射的信号，基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较得到GPS差分改正值。

然后将这个改正值通过无线电数据链电台及时传递给共视卫星的流动站精化其GPS观测值，从而得到差分改正后的流动站较准确的实时位置。

其基本构成如图2.1所示。

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图2.1传统RTK基本构成图

然而传统的RTK存在诸多的不足。

单点定位RTK用户需要临时架设本地的基准站；

定位的误差大小随距离的增加呈非线性变化关系，流动站和参考站距离受到限制定位的可靠性随距离的增加而迅速降低。

因此，新的RTK测量技术应运而生，网络RTK的出现就是RTK技术的发展。

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2.3网络RTK技术

网络RTK又称为多基准站RTK。

具体是在一个地区建立多个基准站，并基于这些基准站为覆盖区域内和周边流动站播发原始观测值和观测值改正值。

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典型的网络RTK技术是虚拟参考站技术（VRS，VirtualReferenceStation>

，VRS是基于多参考站环境下的GPS实时动态定位技术，与常规RTK不同，在VRS网络中，各固定参考站不直接向移动用户发送任何改正信息，而是将所有的原始数据通过数据通讯发给网络控制中心。

而移动用户通过移动电话，基于GSM、CDMA或者无线Internet<

如GPRS和WAP）等网络在与网络控制中心建立双向通讯后，向控制中心发送其概略坐标，控制中心根据用户的这个概略位置，自动选择一组最佳的参考站，根据这组参考站的原始观测数据，整体地改正GPS轨道误差，电离层，对流层和大气折射等误差，生产并向该用户发送RTCM差分信息，这个差分信息的效果相当于在移动站旁边生成一个虚拟的参考基站，实现“区域”RTK定位。

这样，用户只需使用具有VRS功能的设备<

GPSRTK接收机、手机、导航仪）即可进行可靠的高精度定位<

水平精度1cm，高程精度2cm）。

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但是VRS的缺陷也是很明显的：

采用双向通信，限制了它的同时在线用户数量。

虚拟参考基站随着用户<

流动站）的移动<

超过一定距离）要重新初始化，并且是不可追踪、不可重复的虚拟的参考基站。

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人为的规定了一个参考站站网中参考站的数量，一般情况下为三个。

它们是由参考站软件所决定的，用于计算流动站所需要的改正数。

此项约束限制了系统采用合适数量的参考站解决占主导地位的大气条件，例如建立大尺度气象活动的模型问题。

这种约束也影响到成果的稳定性，并表现出对网络的几何形态及对数据的传输损耗十分敏感。

如果三个站中有一个站不能为这个网络提供数据，那么网络软件必须搜索另外一个合适的参考站，并为用户重新安排改正计算。

在搜索过程中，没有网络改正数可以提供给流动站用户，影响外业生产的效率。

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其播发的数据格式不标准，偏向某一类型的接收机。

2.3.1基于GPRS技术的单基站系统

单基站系统由GPS参考站（基站>

、数据服务器、网络通信模块和流动站组成。

基站包括GPS接收机、天线、避雷针、电源,数据服务器既是控制中心又是数据中心,分托管型和非托管型,托管型服务器由供应商提供和维护,非托管型系统要建立独立的数据服务器,基站与服务器直接相连。

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单基站网络GPSRTK定位原理与常规GPSRTK系统基本一致，但基准站系统配置及实时数据的通讯方式却不相同。

基站GPS主机通过接收机天线接收卫星数据后，利用基站数据处理软件经分析和处理，以固定格式记录广播星历和观测数据文件，按照用户设定的时间间隔自动储存到本地计算机硬盘上，供后处理用户下载使用。

控制中心能提供多用户、无间断连接，达到“一站建成、后事无忧”的效果，并可以根据管理的需要，对数据处理中心设置自动开机、关机时间，实现无人看守，维护费用低廉。

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流动站的GPS接收机在观测卫星的同时，利用移动无线数据终端，通过GPRS网络和因特网登录到具有静态IP地址的参考站服务器，实时获取参考站的差分数据和已知坐标，进行差分相对定位，获得厘M级的坐标和高程。

这种思路抛开了以往大投资、综合性、网络化的GPS实时定位系统建设思路，采用I+N的模式，即在城市中心建一个参考站，可为数量不限的流动站提供连续实时的定位服务，以满足城市规划建设的定位需求。

使用移动无线数据终端设备传输差分校正数据，优于常规的无线电台或GSM手机方式，下表对几种传输方式进行了详细比较。

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传输方式：

无线电台；

GSM手机；

GPRS移动终端。

通讯方式：

单工或半双工，一对多；

双工，不能一对多双工，一对多。

覆盖范围：

与发射功率有关，距离短，死角多；

面积广，盲区少；

面积广，盲区较少。

数据传输速率：

1.2-6.6kb/s；

9.6kb/s；

高达171.2kb/s。

可靠性：

低；

高；

高。

易用性：

设备繁琐沉重；

简便；

简便，耐用。

费用：

高<

数据和电话费）；

低<

GPRS流量费）。

GPS设备利用率：

1+1；

1+N。

事实上，上述系统依赖于GPRS网络，在网络信号薄弱区域将影响数据传输甚至不能正常作业。

整个系统能支持的流动站的数量，即参考站的数据分发能力和管理效率仍是个待解决的问题。

此外，在距离基站20km以上的地区一般初始化速度较慢，定位精度和效率降低，这就需要构建多参考站系统来解决。

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2.3.2连续运行参考站系统CORS

连续运行参考站系统（ContinuousOperationalReferenceSystem，简称CORS系统>

可以定义为一个或若干个固定的、连续运行的GPS参考站，利用现代计算机、数据通信和互联网（LAN/WAN>

技术组成的网络，实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动提供经过检验的不同类型的GPS观测值（载波相位、伪距，各种改正数、状态信息>

以及其他有关GPS服务工程的系统。

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CORS是随着GPS技术的飞速进步和应用普及，它在城市测量中的作用已越来越重要。

当前，利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统<

ContinuousOperationalReferenceSystem，缩写为CORS）已成为城市GPS应用的发展热点之一。

CORS系统是卫星定位技术、计算机网络技术、数字通讯技术等高新科技多方位、深度结晶的产物。

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随着国家信息化程度的提高及计算机网络和通信技术的飞速发展，电子政务、电子商务、数字城市、数字省区和数字地球的工程化和现实化，需要采集多种实时地理空间数据，因此，中国发展CORS系统的紧迫性和必要性越来越突出。

几年来，国内不同行业已经陆续建立了一些专业性的卫星定位连续运行网络，目前，为满足国民经济建设信息化的需要，一大批城市、省区和行业正在筹划建立类似的连续运行网络系统，一个连续运行参考站网络系统的建设高潮正在到来。

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城市连续运行参考站系统<

CORS）是“空间数据基础设施”最为重要的组成部分，可以获取各类空间的位置、时间信息及其相关的动态变化。

通过建设若干永久性连续运行的GPS基准站，提供国际通用各式的基准站站点坐标和GPS测量数据，以满足各类不同行业用户对精度定位，快速和实时定位、导航的要求，及时地满足城市规划、国土测绘、地籍管理、城乡建设、环境监测、防灾减灾、交通监控，矿山测量等多种现代化信息化管理的社会要求。

建立CORS的必要性和意义主要体现在以下几个方面：

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CORS的建立可以大大提高测绘精度、速度与效率，降低测绘劳动强度和成本，省去测量标志保护与修复的费用，节省各项测绘工程实施过程中约30%的控制测量费用。

由于城市建设速度加快，对GPS-C、D、E级控制点破坏较大，一般在5-8年需重新布设，至于在路面的图根控制更不用说，一二年就基本没有了，各测绘单位不是花大量的人力重新布设，就是仍以支站方式，这不但保证不了精度，还造成了人力物力财力的大量浪费。

随着CORS基站的建设和连续运行，就形成了一个以永久基站为控制点的网络。

所以，可以利用已建成的CORS系统对外开发使用，收取一定的费用，收费标准可以根据各地的投入和实际情况制定，当然这一点上更多的是社会效益。

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CORS的建立可以对工程建设进行实时、有效、长期的变形监测，对灾害进行快速预报。

CORS工程完成将为城市诸多领域如气象、车船导航定位、物体跟综、公安消防、测绘、GIS应用等提供精度达厘M级的动态实时GPS定位服务，将极大地加快该城市基础地理信息的建设。

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CORS将是城市信息化的重要组成部分并由此建立起城市空间基础设施的三维、动态、地心坐标参考框架，从而从实时的空间位置信息面上实现城市真正的数字化。

CORS建成能使更多的部门和更多的人使用GPS高精度服务，它必将在城市经济建设中发挥重要作用。

由此带给城市巨大的社会效益和经济效益是不可估量的,它将为城市进一步提供良好的建设和投资环境。

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3RTK在山区测量中的应用

3.1RTK在山区测量的过程

在实际的测绘过程中，RTK的使用流程大概可以分为以下几个环节：

先布设测区的控制网，由待测点的若干个已知点着手，沿着测绘路线设置GPS控制网。

如果山区的地势相对平缓，则控制点的最佳间距通常为两到三公里；

如果山区地势的起伏较大，因为GPS卫星信号可能会受到干扰，所以控制点的间距要结合实际的需要最好不要超出两公里。

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确定出各个控制点的位置，控制网布设完成